动作撷取追踪的嵌入式体感控制新技术

2013-12-05 16:22:45来源: DIGITIMES

    体感控制技术,主要是藉由辨识人的各种肢体运动,来达到与电子产品互动的目的,除了触控萤幕,让消费者以触控(Touch)方式来互动之外,在其他领域方面,非触控(Touchless)类的应用也逐渐普及,这些技术包含光学类的空间手势辨识、动作撷取、追踪系统等等,也有非光学类的像透过微机电技术来实作,让体感操控技术发展未来无可限量。


“触控技术”开启行动装置体感操控新革命

2006年开始,Jeff Han在TED大会展示了世上第一套多点触控的显示面板,就可做到像当今平板电脑那样的“多点触控”(Multi-touch)功能,包含10点触控,绘图、放大、缩小、旋转、萤幕键盘打字等等,吸引了科技界的目光。


Leap Motion 体感控制器(左) 与 HP Envy17笔电内建版(右) (Leap Motion、HP)

   
Intel并购的Omek Interactive,其Grasp技术适合近距互动环境 (Omek Interactive)

而将多点技术商品化的就是苹果,在2007年iPhone中首度实现,以多点触控萤幕取代传统键盘或指标装置,引爆了后来触控技术的大流行,不仅逼走了以键盘输入的黑莓机,也让PC产业导入全新的多点触控输入方式。迄今2013年为止,智慧型手机、平板电脑、与各式行动装置的互动介面设计,几乎是以触控为主流。

应用在中小尺寸产品的触控技术已很纯熟,但应用在大尺寸显示的环境下,业界则改用其他技术来达成。例如2008年任天堂在Wii游戏机采用手持的体感遥控器,搭配放在电视前面的光学感应器,来达到体感控制能力。2010年索尼的PS Move + PS Eye也是类似的微机电控制+光学感测设计技术达成。至于微软的Kinect,则是完全采用光学感测与追踪的方式,玩家身体就是遥控器,不必手持任何控制器来操作。


PC市场回归“非触控”的体感操控技术

至于PC部分,由于2012年微软Windows 8首度导入触控技术,尝试以跨平板与PC的双操作介面,来吸引消费者买单。但可惜的是,触控笔电的成本高,只能平面2D操控,使用触控时萤幕会晃动,且长时间使用,双手在半空中且容易造成疲劳,且萤幕沾满指纹,妨碍美工制作,甚至被认定为不符合人体工学的设计,也因为实用性受质疑,迄今为止,触控笔电的渗透率仍偏低。

有鉴于此,PC业者一方面推出更轻便、像纯平板那样的变形电脑,另一方面也在等待业界有更成熟的体感技术,以便及早应用在新一代的PC产品上,拯救PC低迷的销售量。因此其他操控技术厂商,纷纷瞄准PC市场来设计新的体感技术,让“非触控类”体感控制技术进入所谓的战国时代。


各式光学类的体感技术

Leap Motion公司于2012年5月公布Leap Motion体感控制技术,并于2013年7月正式供货。售价79.99美元,该装置仅半包香菸的大小,只要将它连接USB延长线并放在键盘前方的桌面上,就可以实现3D手势操作的体感操作。其原理是内建双摄影机与三组红外线感测器,营造出电脑萤幕前端约1公尺的半球型侦测区域,具有150度的视野,以光学方式撷取与追踪使用者的10根手指的细微运动,最小可以追踪到0.01mm的移动,且使用者不会注意到延迟的情形。

Leap Motion公司不仅提供软体开发工具包(SDK)给开发者,并提供Airspace软体商城让用户下载体感控制专用的App,建构自家产品的生态体系。而在系统厂商合作部分,HP Envy 17 (17.3寸) Leap Motion SE便是业界首部内建这种控制器的笔电,将感应器嵌入在靠近触控板附近,用户只要直接挥动双手,就能隔空操作。

至于微软部分,继Kinect在Xbox 360游戏机的成功之后,微软也在2012年推出Kinect for Windows,并发布相关软体开发工具(SDK),让PC也能享受到Xbox 360那样的操作体验。只要将产品连接到USB,并拉到显示器上端,并安装专属的驱动程式,便可使用。其原理是透过三组摄影机,以近摄模式来感应到其前面接近40公分的物体,以分析其动作,能够运用到商业、娱乐或各种不同行业领域,提供更高品质的Windows体感使用体验。

由于Kinect的硬体体积稍大,单价高(249.99美元)。搭配笔电较不方便,也无法嵌入电脑内部,又距离太接近(40公分以上才行),因此较适合稍远距离的应用,如客厅,会议室,较不适合桌面环境使用,主要可应用到医院(如运动复健)、学校(如互动教学)或商场(如虚拟试衣)等领域。

而Intel部分,则是在2013年7月购并以色列商Omek Interactive,取得其Grasp技术,为下世代PC平台加入体感控制新元素。Grasp的原理是透过3D深度相机(Depth Camera),能够侦测使用者手指的移动与手势动作,搭配其开发工具,可以协助开发者快速建立手势与手指追踪等互动介面,并应用在程式或各式装置上。

Grasp支援多点触控、双手控制,适合在近距离环境(10公分)下,因此很适合笔电/桌电等办公室或书房环境使用。目前Grasp可支援Windows 8的各种操作,预计2014年起,将有机会看到整合3D相机模组、内建Grasp技术的Ultrabook。


其他值得关注的全新体感控制技术

除了上述的商业公司,还有许多新创公司正在开发全新的体感控制技术,让体感操作的产品有不同的面貌呈现于市。

(1) Thalmic Labs的MYO

加拿大Thalmic Labs所推出MYO数位腕带,是一款穿戴式无线控制器。内部搭载了ARM处理器、6轴加速度感应器、还有锂电池。只要将这条 MYO 腕带戴在手腕上,便能侦测到使用者的极细微的肌肉运动,甚至每一根手指、神经紧拉与缩放的各项手势动作,然后将侦测的数据透过蓝芽4.0传输到各电子设备,便可进行各种体感控制的需求。

MYO的SDK可支援Windows、Mac、Android、iOS等平台,一般使用下电池可以支撑好几天没问题,该产品预计2014年初期上市,售价约149美元。这款产品不需要将手对着规定的方向使用,使用方便,且应用极广,例如基本的有切换电脑程式、调整音量、播放影片、简报…等,而进阶的,则可应用在电脑游戏中(玩家只要比出枪的手势,便可射击),或控制遥控飞机,在军事应用上也能拿来操控无人侦查车等。也有人认为可拿来搭配Google Glass这类穿戴式装置使用。

(2) RACTIV的Haptix

相较于其他花俏体感控制器来说,美商RACTIV公司的诉求就简单多了,其Haptix就是一种单纯用来取代滑鼠的装置,却不需要太改变你既有的使用习惯。Haptix在2013年8月美国群众募款网站Kickstarter首先公布并亮相,并成功募得了开发资金。

Haptix是一种可挂载在各种2D平面上(如笔电萤幕、电脑主机)上的3D多点触控装置。其大小为30x30x8立方公分,搭载1颗微控制器(MCU)与2组CMOS红外线摄影镜头,目前能做到150度的拍摄视野,解析度达640x360,能够精确捕捉到手的移动位置,即使在黑暗环境下也能侦测得到。只要连接到USB 2.0埠即可使用。

使用时,不需大动作像个交通警察在指挥交通一样,只要双手在键盘或桌面上操作,可空手使用,也可拿笔来画图,只要在Haptix拍摄到的范围即可这样才能用得比较久。可以应用的范围,包括游戏、商业程式、娱乐软体等等,建议售价70美元,预计2014年2月起将优先供应给Kickstarter的募款者。


关键字:嵌入式体感控制

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2013/1205/article_28478.html
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